(57)【要約】【課題】装置の小型化が可能であり、且つ、各ゴム層の断面比率を精度良く制御することができる押出成型装置を提供すること。【解決手段】内周面を所定形状に設定されたリング状のダイ本体２０内に設けられ、外周面を所定形状に設定されたマンドレル２１と、マンドレル２１の外周側で略環状に開口するゴム吐出口２５と、ゴム組成物が供給される複数のゴム供給口２３、２４と、ゴム吐出口２５およびゴム供給口２３、２４に連通して、ゴム供給口２３、２４に供給されたゴム組成物がゴム吐出口２５から吐出されるように形成されたゴム流路と、を有する成型用ダイ２と、ゴム供給口２３、２４にそれぞれゴム組成物を供給する複数のギアポンプ４、１４と、ギアポンプ４、１４にそれぞれゴム組成物を供給する複数の押出機３、１３と、ギアポンプ４、１４の回転数を制御する制御装置１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のゴム層からなる多層ゴム部材を押出成型するための押出成型装置において、
内周面を所定形状に設定されたリング状のダイ本体と、そのダイ本体内に設けられ、外周面を所定形状に設定されたマンドレルと、そのマンドレルの外周側で略環状に開口するゴム吐出口と、ゴム組成物が供給される複数のゴム供給口と、前記ゴム吐出口および前記ゴム供給口に連通して、前記ゴム供給口に供給されたゴム組成物が前記ゴム吐出口から吐出されるように形成されたゴム流路と、を有する成型用ダイと、
前記ゴム供給口にそれぞれゴム組成物を供給する複数のギアポンプと、
前記ギアポンプにそれぞれゴム組成物を供給する複数の押出機と、
前記ギアポンプの回転数を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする押出成型装置。
【請求項２】
前記ゴム流路は、
前記ゴム吐出口に連通して前記マンドレルの外周側で略環状に形成され、ゴム組成物を積層状態として前記ゴム吐出口に導くフォーミング部と、
前記マンドレルの外周側で周方向に沿って複数区画に区分けされて形成され、前記ゴム供給口に供給されたゴム組成物を、所定の厚みに成型しつつ前記積層状態に近付けて前記フォーミング部に導くプレフォーミング部と、を備える請求項１記載の押出成型装置。
【請求項３】
前記ゴム吐出口から吐出されたゴム組成物を周方向に複数分断することで、複数の多層ゴム部材を各別に得ることができるように、前記ゴム流路を設定してある請求項１または２記載の押出成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のゴム層からなる多層ゴム部材を押出成型するための押出成型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる押出成型装置は、供給された複数種類のゴム組成物を積層状態として押し出すための成型用ダイと、その成型用ダイにゴム組成物を供給するための複数の押出機とを備える。従来の押出成型装置が備える成型用ダイは、上側ダイと下側ダイとから構成され、所定形状のゴム吐出口が形成されるように設定されている。しかし、成型用ダイ内のゴムたまりにゴム組成物が高圧充填されるため、上側ダイおよび下側ダイを剛性の高い構造にしたり高圧対応のクランプ機構によりクランプしたりする必要があり、装置が大型化するという問題があった。
【０００３】
そこで、上記問題を解決すべく、下記特許文献１に開示される押出成型装置が提案されている。この押出成型装置は、リング状のダイ本体内にマンドレルを設け、環状のゴム流路を形成してゴムたまりを小さくしたものである。これにより、成型用ダイに加わる圧力を小さくして、装置を小型化することができる。
【０００４】
しかしながら、下記特許文献１の押出成型装置は、多層ゴム部材の断面形状の寸法精度に関しては不十分な点があった。即ち、ゴム組成物の粘度差や押出機特性に起因して、ゴム組成物の供給量が変動する場合があり、ゴム層の境界が不安定になると共に、各ゴム層の断面比率を精度良く制御することができなかった。押出機のＬ／Ｄ（スクリュー長さ／スクリュー外径）を大きく設定すれば、ゴム組成物の供給量を安定させることが可能であるが、かかる場合には装置の大型化が避けられなかった。また、押出機の昇圧能力に起因してゴム組成物の吐出量が制限されることがあり、所望の断面形状の多層ゴム部材を成型することが困難になる場合があった。
【特許文献１】特開２００３−２８５３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、装置の小型化が可能であり、且つ、各ゴム層の断面比率を精度良く制御することができる押出成型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る押出成型装置は、複数のゴム層からなる多層ゴム部材を押出成型するための押出成型装置において、内周面を所定形状に設定されたリング状のダイ本体と、そのダイ本体内に設けられ、外周面を所定形状に設定されたマンドレルと、そのマンドレルの外周側で略環状に開口するゴム吐出口と、ゴム組成物が供給される複数のゴム供給口と、前記ゴム吐出口および前記ゴム供給口に連通して、前記ゴム供給口に供給されたゴム組成物が前記ゴム吐出口から吐出されるように形成されたゴム流路と、を有する成型用ダイと、前記ゴム供給口にそれぞれゴム組成物を供給する複数のギアポンプと、前記ギアポンプにそれぞれゴム組成物を供給する複数の押出機と、前記ギアポンプの回転数を制御する制御装置とを備える。
【０００７】
上記押出成型装置によれば、成型用ダイに形成された複数のゴム供給口にゴム組成物を供給する複数のギアポンプを備えることにより、ゴム組成物の粘度差や押出機特性の影響を受け難くなり、ゴム組成物に対する優れた供給量精度が得られ、ゴム層の境界が安定する。また、制御装置によりギアポンプの回転数を制御することで、各ゴム層の断面比率を制御して、所望の断面形状の多層ゴム部材を精度良く容易に成型することができる。更に、リング状のダイ本体内にマンドレルを設けることでゴムたまりを小さくすると共に、押出機に比べて昇圧能力に優れたギアポンプを用いることで、装置の小型化が可能となる。
【０００８】
上記において、前記ゴム流路は、前記ゴム吐出口に連通して前記マンドレルの外周側で略環状に形成され、ゴム組成物を積層状態として前記ゴム吐出口に導くフォーミング部と、前記マンドレルの外周側で周方向に沿って複数区画に区分けされて形成され、前記ゴム供給口に供給されたゴム組成物を、所定の厚みに成型しつつ前記積層状態に近付けて前記フォーミング部に導くプレフォーミング部とを備えるものが好ましい。
【０００９】
上記構成によれば、ゴム供給口より成型用ダイに供給されたゴム組成物は、ゴム流路のプレフォーミング部からフォーミング部を経て、ゴム吐出口より吐出される。プレフォーミング部では、マンドレルの外周側で周方向に沿って複数区画に区分けされて形成された流路により、ゴム組成物が所定の厚みに成型されつつ積層状態に近付けられる。これにより、供給されたゴム組成物の粘度差が大きく圧力差が発生し易い場合においても、ゴム組成物を積層状態に近い状態まで安定して送り出すことができる。そして、フォーミング部では、マンドレルの外周側で略環状に形成された流路により、ゴム組成物が積層状態に近い状態から積層されてゴム吐出口より吐出される。これにより、所望の断面形状の多層ゴム部材を精度良く容易に成型することができる。
【００１０】
上記において、前記ゴム吐出口から吐出されたゴム組成物を周方向に複数分断することで、複数の多層ゴム部材を各別に得ることができるように、前記ゴム流路を設定してあるものが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、ゴム吐出口から積層状態として吐出されたゴム組成物を周方向に複数分断することで、複数の多層ゴム部材を各別に得ることができるから、複数の多層ゴム部材を１個ずつ繰り返して成型しなくてもよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、押出成型装置の構成を示す模式図である。図２、３は、それぞれ図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面図である。図４は、成型用ダイの斜視図である。図５〜７は、それぞれ図２のＣ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ断面図である。図８は、流路３０を通るゴム組成物の図である。
【００１３】
本実施形態の押出成型装置は、成型用ダイ２と、成型用ダイ２にギアポンプ４を介して接続されたスクリュー式の押出機３と、同じく成型用ダイ２にギアポンプ１４を介して接続された押出機１３と、制御装置１と、引き取りコンベア８とを備える。
【００１４】
押出機３は、ゴム組成物を混練して押し出すスクリュー３ａと、スクリュー３ａを回転駆動させる駆動装置３ｂと、ゴム組成物が投入されるホッパー３ｃとを備えている。ホッパー３ｃに投入されたゴム組成物は、スクリュー３ａにより混練されながら先端側に送り出され、ギアポンプ４に供給される。スクリュー３ａの回転数は、制御装置１により制御される。ここで、ゴム組成物とは、ゴム材料並びにその配合材料を常法にて混練して調製したものであり、ゴム材料としては特に制限がなく、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用のゴムを用いることができる。
【００１５】
ギアポンプ４は、一対のギア５を有しており、成型用ダイ２のゴム供給口２３に向けて定量のゴム組成物を供給する機能を有する。一対のギア５は、それぞれサーボモータ６によって回転駆動され、その回転数は制御装置１により制御される。なお、図示の都合上、一対のギア５は図２の上下方向に並べられているが、実際は平面方向（ギア５の回転軸が図２の上下となる方向) に並べられる。
【００１６】
押出機１３は、押出機３と同様に、スクリュー１３ａ、駆動装置１３ｂおよびホッパー１３ｃを備えており、ホッパー１３ｃに投入されたゴム組成物は、混練されながら先端側に送り出されてギアポンプ１４に供給される。ギアポンプ１４は、ギアポンプ４と同様に、成型用ダイ２のゴム供給口２４に向けて定量のゴム組成物を供給する機能を有する。ギアポンプ１４が有する一対のギア１５は、サーボモータ１６によって回転駆動され、その回転数は制御装置１により制御される。
【００１７】
押出機１３は、押出機３の押出方向と直交する方向に配されており、ギアポンプ１４から送り出されたゴム組成物は、屈曲した円管９の内部を通って、押出機３の押出方向と直交する方向から（図１の紙面に垂直な方向から）ゴム供給口２４を介して成型用ダイ２に供給される。なお、図示の都合上、一対のギア１５は図３の上下方向に並べられているが、実際は平面方向（ギア１５の回転軸が図３の上下となる方向) に並べられる。
【００１８】
以上のように、本発明では、ギアポンプ４、１４を用いて成型用ダイ２にゴム組成物を供給することにより、ゴム組成物の粘度差や押出機特性の影響を受け難くなり、サーボモータ６、１６を介してゴム組成物の供給量を高精度に制御することができる。その結果、多層ゴム部材を構成するゴム層の境界を安定させることができると共に、各ゴム層の断面比率を容易に制御することができる。
【００１９】
更に、本実施形態では、図２に示すように、ギアポンプ４の入口側に圧力センサ７が設けられている。制御装置１は、圧力センサ７が検出した圧力値に基づいて、ギアポンプ４内が所定圧力となるようにスクリュー３ａの回転数を制御するように構成されている。これにより、ギアポンプ４内の圧力変動を抑制することができるため、押出機３の小型化が可能となり、例えばＬ／Ｄ（スクリュー長さ／スクリュー外径）を４程度に設定することができる。ギアポンプ１４に設けられた圧力センサ１７についても同様である。
【００２０】
成型用ダイ２は、内周面を所定形状に設定されたリング状のダイ本体２０を備え、ダイ本体２０内には、外周面を所定形状に設定されたマンドレル２１が、ダイ本体２０の内周面と所定の間隔を空けて設けられている。これにより、ゴムたまりを小さくすることができ、装置の小型化が可能となる。
【００２１】
また、成型用ダイ２は、マンドレル２１の外周側で略環状に開口するゴム吐出口２５と、ゴム組成物が供給されるゴム供給口２３およびゴム供給口２４とを備える。ゴム供給口２３には、ギアポンプ４より送り出されるゴム組成物が供給され、ゴム供給口２４には、ギアポンプ１４より送り出されるゴム組成物が供給される。更に、成型用ダイ２には、ゴム供給口２３、２４およびゴム吐出口２５に連通して、ゴム供給口２３、２４に供給されたゴム組成物がゴム吐出口２５から吐出されるように形成されたゴム流路が形成されている。かかるゴム流路は、流路２６〜３０に分けて説明することができる。
【００２２】
まず、流路２６は、図３および図５に示すように、上部で分断された円弧状に形成されており、ギアポンプ４からゴム供給口２３を介して供給されたゴム組成物が通過する。一方、流路２７は、流路２６が周方向で分断された部分に配され、ギアポンプ１４からゴム供給口２４を介して供給されたゴム組成物が通過する。したがって、流路２６と流路２７とは、周方向に沿って複数区画に区分けされたゴム流路を構成する関係にある。
【００２３】
流路２８は、図２および図６に示すように、上部で分断された円弧状に形成されており、流路２６から送られてきたゴム組成物が通過する。一方、流路２９は、流路２８が周方向で分断された部分に配され、流路２７から送られてきたゴム組成物が通過する。流路２８および流路２９は、それぞれ断面形状を径方向（厚み方向）および周方向に変化させてなり、通過するゴム組成物が所定の厚みに成型されつつ積層状態に近付けられるように構成されている。流路２８と流路２９とは、周方向に沿って複数区画に区分けされたゴム流路を構成する関係にあり、前記プレフォーミング部に相当する。
【００２４】
流路３０は、図２および図７に示すように、ゴム吐出口２５に連通して略環状に形成されており、流路２８および流路２９から送られてきたゴム組成物が合流して通過する。流路３０は、成型する多層ゴム部材の断面形状に応じた形状を有しており、通過するゴム組成物は、図８に示すように径方向および周方向に積層され、積層状態としてゴム吐出口２５から吐出される。流路３０は前記フォーミング部に相当する。
【００２５】
引き取りコンベア８は、ゴム部材を押出機３の押出方向に沿って搬送する機能を有する。したがって、ゴム吐出口２５から吐出された多層ゴム部材は、引き取りコンベア８上に載置され、押し出されながら押出機３の押出方向に搬送される。
【００２６】
ゴム吐出口２５と引き取りコンベア８との間には、スリッタ（不図示）が設けられるものが好ましい。スリッタは、ゴム部材を周方向に複数分断する機能を有し、図８に示した積層状態で吐出されたゴム組成物に対して、上部１８および下部１９で分断するように配される。これにより、図９（ａ）に示すような２層のゴム層１１、１２からなる多層ゴム部材１０が同時に２つ得られる。このような多層ゴム部材１０は、例えば、タイヤを構成するサイドウォール部材として用いられる。このように、ゴム流路は、吐出されたゴム組成物を周方向に複数分断することで、複数の多層ゴム部材を各別に得ることができるように設定してあるものが好ましい。
【００２７】
また、上述したように制御装置１によりサーボモータ６、１６を介してゴム組成物の供給量を制御することで、図９（ａ）（ｂ）に示すようにゴム層１１、１２の断面比率を変更することができる。かかる断面比率の制御は、ギアポンプ４、１４を用いることにより高精度且つ容易に行うことができる。
【００２８】
［別実施形態］
（１）前述の実施形態では、成型用ダイにそれぞれ２台のギアポンプおよび押出機が接続され、２層のゴム層からなる多層ゴム部材が成型される例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、成型用ダイに３台以上のギアポンプおよび押出機が接続され、３層以上のゴム層からなる多層ゴム部材が成型されるものでもよい。かかる場合に、多層ゴム部材は、前述の実施形態のように周方向に積層されるゴム層からなるものに限られず、略環状に形成されて径方向に積層されるゴム層を含むものでも構わない。
【００２９】
（２）成型用ダイに形成されるゴム流路の形状は、前述の実施形態で示したものに限られず、成型する多層ゴム部材の断面形状に応じて適宜に変更されるものである。したがって、成型用ダイは、例えば図１０に示すように、ゴム流路を適宜に変更可能に構成されたものが好ましい。図１０に示した成型用ダイ２は、ダイ本体２０内に複数枚のドーナツ形板３１、３２を格納可能に構成されている。ドーナツ形板３１には上述した流路２８および流路２９が形成されており、前記プレフォーミング部を構成する。また、３枚のドーナツ形板３２にはそれぞれ上述した流路３０が形成されており、積層されて前記フォーミング部を構成する。このようなドーナツ形板を適宜に取捨選択することで、成型する多層ゴム部材の断面形状に応じたゴム流路を形成することができる。
【００３０】
（３）成型用ダイ２は、フォーミング部のゴム流路内にスリッタを備えるものでもよい。かかる構成により、ゴム吐出口２５からゴム組成物が吐出された段階で、所定位置で周方向に分断された多層ゴム部材を得ることができる。また、本発明に係る押出成型装置は、スリッタを備えるものに限られず、ゴム部材を手動により周方向に分断するものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】押出成型装置の構成を示す模式図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】成型用ダイの斜視図
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図
【図６】図２のＤ−Ｄ断面図
【図７】図２のＥ−Ｅ断面図
【図８】流路３０を通過するゴム組成物の図
【図９】多層ゴム部材の断面図
【図１０】成型用ダイの分解斜視図
【符号の説明】
【００３２】
１      制御装置
２      成型用ダイ
３      押出機
４      ギアポンプ
６      サーボモータ
７      圧力センサ
８      コンベア
１０    多層ゴム部材
１３    押出機
１４    ギアポンプ
１６    サーボモータ
２０    ダイ本体
２１    マンドレル
２３    ゴム供給口
２４    ゴム供給口
２５    ゴム吐出口
２５    吐出口
２６〜３０  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006181775.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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